Baron Nikolai Nikolajewitsch Wrangell, einer der herausragenden Kunsthistoriker des vorrevolutionären Russlands, stammte aus einem alten schwedischen Adelsgeschlecht. Er war der Sohn des bekannten Geschäftsmannes und Wohltäters Nikolai Egorowitsch Wrangell und der jüngere Bruder des Generals und Führers der Weißen Bewegung, Peter Nikolajewitsch Wrangell.

Nikolai wurde am 14. Juli 1880 auf dem Gut Golovkovka in der Provinz Kiew geboren. 1890 zog seine Familie nach Rostow am Don, wo er die Realschule besuchte. 1897, nach dem Umzug nach Sankt Petersburg, setzte er seine Ausbildung an der Petrowskaja vierten Realschule fort, konnte diese jedoch aufgrund gesundheitlicher Probleme nicht abschließen und begab sich zur Behandlung nach Italien.

Im Jahr 1900 zog Nikolai endgültig nach Petersburg und trat im November 1901 in den Dienst der Kanzlei von Kaiserin Maria ein. Hier zeigte er sein kreatives Talent, indem er Kunstausstellungen organisierte. Die letzte fand 1912 statt.

Im Jahr 1901 organisierte er die Ausstellung „Russische Porträtmalerei der letzten 150 Jahre“, die im März 1902 an der Akademie der Wissenschaften eröffnet wurde. Der Katalog der Ausstellung wurde sein erster Druck. Im selben Jahr unternahm er eine Reise zu russischen Landsitzen auf der Suche nach Kunstwerken.

1903 nahm Wrangell an der Organisation der Ausstellung „Altes Petersburg“ teil. Gemeinsam mit Fürst Sergej Scherbatow und Wladimir von Mekka stellte er den Katalog der Ausstellung zusammen. 1905 half er Diaghilev, eine Porträt-Ausstellung im Taurischen Palais zu organisieren, und schrieb einen Artikel über die Ausstellung für die Zeitschrift „Kunst“.

Im Jahr 1904 veröffentlichte Wrangell einen zweibändigen Katalog „Russisches Museum von Kaiser Alexander II. Malerei und Skulptur“. Seine Arbeiten wurden für ihre Gründlichkeit und Detailgenauigkeit hoch geschätzt.

Von 1906 bis 1908 diente er im Kaiserlichen Ermitage, und 1907 wurde er ständiger Autor der Zeitschrift „Alte Jahre“. Alexander Benois bezeichnete ihn als öffentlichen Aktivisten, der versuchte, das moderne Russland durch das Studium der Vergangenheit zu verstehen.

1907 schrieb er das Kapitel „Skulptur“ für die „Geschichte der russischen Kunst“. Im Oktober 1908 wurde Wrangell Gründungsmitglied des Museums von Altem Petersburg und organisierte die Ausstellung „Alte Jahre“.

Im Oktober 1909 wurde er zum Mitglied der Direktion des Museums von Altem Petersburg gewählt. In den Jahren 1911-1912 redigierte er die Zeitschrift „Apollon“, organisierte die Ausstellung von Venetsianov und eine historische Ausstellung zur Architektur. 1912 wurde er Kommissar der Ausstellung an der Akademie der Wissenschaften und nahm am internationalen Historikerkongress in Rom teil.

Am 30. April 1913 eröffnete er die Ausstellung „Das Erbe der Großherzogin Maria Nikolajewna“ im Ermitage. Mit dem Beginn des Ersten Weltkriegs meldete sich Wrangell im Krankenhaus und arbeitete in einem Sanitätszug, was seine Gesundheit verschlechterte. Er starb am 15. Juni 1915 an einer Nierenentzündung.

Er wurde auf dem Nikolai-Friedhof des Alexander-Newski-Klosters beigesetzt. Alexander Benois erwähnte ihn in seinem Nachruf als Helden und Ritter der Kunst. In der Sowjetzeit war Wrangells Name verboten, doch in der heutigen Zeit wird sein Andenken wiederhergestellt. 2004 wurde sein Grab restauriert, und 2009 wurde die „Sankt Petersburger Gesellschaft zur Erforschung und Erhaltung des Erbes der Wrangells“ gegründet.